Nature：解析关键转运蛋白的结构

　　

生物通报道  近日来自杜克大学的研究人员确定了一种可将化疗和抗病毒药物带入细胞的关键分子的结构，这一研究发现将帮助科学家们开发出更有效更少副作用的药物。相关研究论文发布在3月11日的《自然》（Nature）杂志上。

“了解转运分子的结构和特性对于改变某些化疗药物在体内抑制肿瘤生长的作用途径具有重要的意义，”文章的资深作者、杜克大学生物化学系助理教授Seok-Yong Lee博士说。

这种称之为富集型核背转运蛋白(concentrative nucleoside transporter, CNT)的转运分子主要功能是将DNA及RNA的组成元件——核苷从细胞外转运至细胞内。它还能够将核苷样的药物转运通过细胞膜。一旦进入到细胞内，这些核苷样药物就会被修饰成核苷掺入到DNA链中，以这种方式阻止肿瘤细胞分裂和发挥功能。

Lee 说：“我们发现了这种转运分子的结构，基于这一研究发现我们将有可能改良核苷药物使其被某些组织类型中的特殊转运分子更好地识别。现在我们知道这一转运分子共有三种形式，每种定位在不同的组织，识别不同的药物。”

研究小组还确定了转运分子识别核苷的化学和物理原理。Lee说：“如果你能增进转运分子和药物之间的相互作用，那么你便再无需将大量的药物导入到肿瘤细胞中。了解这些转运分子的形状将帮助科学家们设计出能被这一转运分子更好识别的药物。”

由于药物在进入肿瘤细胞的同时也能进入健康细胞，给予较低剂量的肿瘤靶向药物将会是最好的治疗方案。健康细胞通常分裂频率慢于肿瘤细胞，因此整体上降低给药剂量将是一种杀伤肿瘤，保护患者的有效治疗方法。

在这篇文章中，研究人员研究的是来自霍乱弧菌的转运分子。这一细菌转运分子常被当做研究人类转运分子的理想模型系统，因为它们具有相似的氨基酸序列。研究人员发现无论是人类或是细菌转运fenzi8均利用了钠离子浓度梯度来将核苷和药物输入到细胞。

研究人员表示下一步他们将试着去了解转运分子的哪种特性使得它们具备了识别某些化疗药物的能力，并以此设计出能够轻易进入细胞的药物。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Crystal structure of a concentrative nucleoside transporter from Vibrio cholerae at 2.4 Å

Nucleosides are required for DNA and RNA synthesis, and the nucleoside adenosine has a function in a variety of signalling processes1, 2. Transport of nucleosides across cell membranes provides the major source of nucleosides in many cell types and is also responsible for the termination of adenosine signalling. As a result of their hydrophilic nature, nucleosides require a specialized class of integral membrane proteins, known as nucleoside transporters (NTs), for specific transport across cell membranes. In addition to nucleosides, NTs are important determinants for the transport of nucleoside-derived drugs across cell membranes3, 4, 5. A wide range of nucleoside-derived drugs, including anticancer drugs (such as Ara-C and gemcitabine) and antiviral drugs (such as zidovudine and ribavirin), have been shown to depend, at least in part, on NTs for transport across cell membranes4, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13. Concentrative nucleoside transporters, members of the solute carrier transporter superfamily SLC28, use an ion gradient in the active transport of both nucleosides and nucleoside-derived drugs against their chemical gradients. The structural basis for selective ion-coupled nucleoside transport by concentrative nucleoside transporters is unknown. Here we present the crystal structure of a concentrative nucleoside transporter from Vibrio cholerae in complex with uridine at 2.4 Å. Our functional data show that, like its human orthologues, the transporter uses a sodium-ion gradient for nucleoside transport. The structure reveals the overall architecture of this class of transporter, unravels the molecular determinants for nucleoside and sodium binding, and provides a framework for understanding the mechanism of nucleoside and nucleoside drug transport across cell membranes.